JPH01500055A

JPH01500055A - ダウンホール電磁地震源

Info

Publication number: JPH01500055A
Application number: JP62502109A
Authority: JP
Inventors: ポールスソン，ブヨルン　エヌ．ピー．
Original assignee: シェブロン　リサーチ　カンパニー
Priority date: 1986-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1989-01-12
Also published as: NO874608L; AU7200287A; EP0263148B1; DE3771983D1; BR8706212A; EP0263148A1; US4751688A; WO1987005707A1; AU605483B2; NO874608D0; EP0263148A4

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ダウンホール電磁地震源発明の背景本発明は、地球物理学的探査のために実体波を電磁的に発生するダウンホール地震エネルギー源にかかわる。

地表で地震源を使用することは、地球物理学的探査において一般的である。垂直ザイスミツクプロファイリング（ｖｓｐ　）とクロスボアホールテクノロジーの開発とともに、ダウンホール地震源の必要は増した。ダウンホール地震源は、ｖＳＰとクロスボアホールの測定を実用的にするが、ダウンホール地震源は一般的でなく、深さと振動数の範囲を限定され、そして典型的には力が弱いか、または破壊的であるかのいずれかである。

地震源を井戸穴に下げて置く設計上の制約により、現在、適当なダウンホール地震源はない。ダウンホール地震源の寸法は、井戸穴の大＠さによって制限される。典型的なダウンホール工具は、直径約１２．５センナ（約５インチ）に制限される。地震源はまた、地表の下６，００ロメートル（約２０．０００フイート）の深さで遭遇する温度、圧力、および流体によ（耐えることができなければならない。適当な動力が地表から地震源に伝達されねばならないか、或は地震源がそれ自体の動力供給源を持たねばならない。地震源は次いでｉ、ｏ　ｏ　ｏニュートンとｉ　ｓ、ｏ　ｏ　ｏニュートンの間の力を発生し、それによって実体波を生じなければならず、それらは他の井戸の中で、または井戸から所望のオフセットの地表で検出される。ダウンホール地震源は制御可能であり、そして発生する振動数を変えることができなければならない。最もｌ要なことは、ダウンホール地震源は井戸を損傷することなくこれらすべてをなさねばならないことである。

発明の概要本発明は、外方ハウジング、ハウジングを井戸穴の中に固く締めつけるための装置、および直線電磁作動機を包含するダウンホール地震源である。作動機は、ハウジングに取り付けられた多回路コイルから成る電機子巻線を有している。鉄のような磁気的に敏活な材料で作られた反応質量は、ｔｈ子巻線の回りに同軸に滑動可能に置かれ、そして電流がコイルに加えられるとき振動する。反応質量は、円筒形に形づくられた内方の芯を有し、それは実質的に希土類永久磁気材料で作られることが好適で、そして電機子巻線の内側に滑動可能に置かれている。円筒形に形づくられた外方の芯は、電機子巻線の外１ｌｉｌＪに同軸に置かれ、そしてハウジングまたは内方の芯のいずれかに固定される。

本発明の設計は、ボアホールに下ろすことができ、かつ従来利用できたより大きい大きさである１０００ニユートンとｉ　ｓ、ｏ　ｏ　ｏニュートンの間の力の水準を達成することの出来る振動機ユニットの小型化を可能にする。本発明は、検出できる実体波、すなわち累層の中に伝達され、そして井戸穴そのものの中、地表の上、または隣接する井戸穴の中に置かれた感知装置によって検出されることのできる波を発生する。本発明は、現存する油田のクロスボアホール測定と垂直ずイスミンクプロファイルを実用的にする。運動センサーを備えることにより、本発明はまたダウンホール地震検層工具として作動する。振動機への動力は、現存する技術を用いて電気的にダウンホールに供給される。

本発明は、現存する空気式ダウンホール振動機によって達成されるものより著しく高い範囲である、１０ヘルツから１，５００ヘルツまでの振動数範囲の実体波を発生する。

図面の簡単な説明第１図は、井戸穴の破断図の中のダウンホール地震源の一実施例を示し、第２図は、線２−２における第１図のダウンホール地震源の概略頂面図の断面を示し、第６図は、井戸穴の破断図の中のダウンホール地震源の別の実施例の概略断面を示し、第４図は、縁４−４における第６図の実施例の概略頂面図の断面を示し、第５図は、別の直線電磁作動機を示し、第５Ａ図は、線５Ａ−５Ａにおける第５図の作動機の概略頂面図の断面を示し、第６図は、水平に向けられた直線作動機を有する別のダウンホール地震源の概略断面図を示し、第７図は、ダウンホール地震源を使用する三次元の垂直ずイスミンクプロファイリングを示し、第８図は、ダウンホール地震源を使用するクロスボアホール断層放射線撮影を示し、第９図は、ダイナマイト、空気銃、および振動機のダウンホール地震源の間のボアホールの応力を比較するグラフでおり、そして第１０図は、ダイナマイト、空気銃、および振動機のダウンホール地震源の間の有効エネルギーを比較するグラフでるる。

発明の詳細な説明本発明の種々な方法と装置の実施例を、図面についてより明確に説明する。第１図は井戸穴１０によって貫通された土壌累層１００の中のダウンホール地震源２０を示し、井戸穴１０は典型的には適所にセメントで接合されたケーシング（図示せず）で仕上げられている。地震源２０は、ケーブル２９で井戸穴１０の中に下げられる。

地震源２０は、同地震源を井戸穴の中のあらかじめ決められた位置に固く結合するための適当な締めつけ装置を含んでいる。締めつけ装置は、少なくとも作動中地震源２０によって発生される出力より大きい力を発生せねばならない。この力は、発生する振動力の約２倍であらねばならないが、いかなる場合にもケーシング若しくは井戸穴のライナーを破損するか、またはセメントを損なうに必要な力より小さくなければならない。第１図と、断面図の第２図において、地震源２０を井戸穴に固く結合するための過当な締めつけ装置は、板６６ａ、６６１）、６６Ｃおよび６６ｄによっていっしょに接続された液圧ピストン６４１！Ｌｔ６４ｂ１６４Ｃ，６４ｄ、６４θ＊　６４ｆｔ　６４ｇを含む液圧締めつけ装置６０として示されている。締めつけ装置の作動中、および地表からの信号に応答中、電動機５２は液圧ポンプ５４に動力を供給する。制御弁５４は、液圧流体がピストン５４ａ−ｈに加圧してそれらを押し出し、それによって板５５ａ−ｄを井戸穴１０に係合させるように作動される。これに替えて、ケーブル２９の一部である液圧管（図示せず）が、ピストン５４ａ−ｈを動かすために地表から加圧されても艮い。そのような代替り液圧供給は、浅い井戸により便利となるであろう。

板５５ａ−ｄの表面は、振動機の表面とボアホールの壁の間に追加の摩擦を与えるために、のこ歯状にされ若しくは溝を設けられても良い。そのようなのこ歯切欠きは、締めつけ板５５ａ−ｄが井戸穴１０に接触するとき非常に高い真の力を発生し、それによって滑りをなりシ、または最小にする〇電磁直線作動機装置３０は、ボルト、溶接部などのような適当な装置によってハウジング３２に取り付けられている。作動機３０は、ハウジング３２に取り付けられた外方部分と、磁気的に敏活な材料で作られた内方部分とを有する円筒形の胴３４を含んでいる。多回路コイルから成る電機子巻線３８は、円筒形の胴３４の内方部分に取り付けられている。内方芯の反応質量４２は、電機子巻線３８の内側に滑動可能に置かれている。内方芯の反応質量４２はまた鉄、鉄合金、若しくは永久磁気材料のような磁気的に敏活な材料で実質的に作られている。より高い力を達成するために、サマリウムコバルトまたはネオジム−鉄−ホウ素のような希土類永久磁気材料が、反応気量４２または胴３４を作るために利用されても良い。反応質量４２が、希土類永久磁気材料のような少なくとも、９Ｔの残留磁界を有する永久磁気材料で笑質刊に作られることが考えられる。作動機３０の好ましい実施例では、反応質量４２は希土類永久磁気材料を薄くかぶせられた鉄芯な有している。反応質量４２は、機械的制約のためにステンレス鋼で作られかつ直線ブシュ４４ａとｂによって整合された、中心軸４０を有している。反応質量４２は、その重量を中立にするために非線形ばね４６ａとｂによって支えられている。

電機子巻線３８が、外方の胴３４の代わシに反応質量４２に取シ付けられることができることも考えられる。そのような設計では、外方の胴３４はおそらく希土類永久磁気材料で作られ、そして電機子巻線３８は、可動の反応質量４２の一部を成している。

電機子巻線３８の多回路コイルは、反応質量４２をボアホール１０と平行に振動させるように設計されている。例えば、典型的ボアホールは向きが垂直であるから、反応質量４２も垂直の方向に振動する。そのような運動は累層１００の中に力を加えて、水平の方向に垂直せん断波（Ｓｖ波）を、そして垂直から垂直に近い（垂直から０−４５°）方向に疎密波（Ｐ波）を発生する。

約１００キログラムの質量を有する、作動ｉｆＭ３０の内方の芯の反応質量４２は、１０００ニユートンを超える力を達成するために、長さ約１メートルである。

長さ２メートルのより長い反応質量は、より大きい力またはすぐれた振動機の特性を与えることが考えられる。本発明の設計は、１８，０００ニユートンまでの力を達成することができる。

第１図のダウンホール地震源２０はまた、ふくらむことのできるブーツ７６によってボアホールの壁１０に固く取り付けられる運動感知装置７８を含んでいる。

感知装置７８は、井戸穴の壁１０の振動を検出するように設計された加速度計または地中聴音器のような、地震感知装置である。感知装置７８は、音響隔離器７０によって地震源の残りから振動上で隔離されている。

追加の運動感知装置（図示せず）は、直線作動機３０から隔離されて々い地震源２０の中に含まれる。

隔離された感知装置７８と、隔離されていない装置からの信号を比較することによって、締めつけの有効性と累層の中へのエネルギー伝達に関する情報が得られる。

エレクトロエックスパッケージ７２は、地表から命令信号を受け、そして地震源の種々な構成要素を制御する。エレクトロエックスパッケージも、運動感知装置７８から信号を受け、そしてそれらを地表に伝達する。エレクトロエックスパッケージ７２は、敏感な電子機器への振動の損害を避けるために、音響隔離器７０によって作動機３０の振動から隔離されることが好ましい。それ以上の振動の保護は、エレクトロエックスパッケージ７２をブーツ７６と運動感知装置７８の下に置くことによって達成される。

その代わりに、多くの作動機−直列の二つ以上の−が、ただ一つの地震源の中に含まれることができる。

第６図は、二つの直線電磁作動機１３０と２３０を有する電磁地震源１２０の代わシの実施例の断面を示す。

作動機１３０と２３０の詳細部は確認されないが、設計はすべての点で第１図の作動機３０と同じである。

地震源１２０は、ケーブル１２９によって井戸穴１０ａの中に下げられる。第３図と第４図はまた、ぎストン１６４ａとｂによって動かされて井戸穴１Ｇ＆に接触し、そして地震源１２０のハウジング１３２を井戸穴１０ａの反対側に向かって押す、ただ一つの板１６６を有する、別の締めつげ装置：１６０を示す。ハウジング１３２は、その接触パッド１３２ａとｂで井戸穴１０ａに接触する。

第６図はまた、地震源１２０に追加の締めつけの安定を与える第二の締めつけ装置２６０を追加した別の実施例を示す。板２６６は、ピストン２６４ａとｂによって動かされる一方、第一の締めつけ装置１６０は、ピストン１６４ａとｂによって動かされる板１６６を有している。締めつけ装置１６６と２６６は、いっしょにハウジング１３２を井戸穴１０ａの反対側に向かって押して、地震源１２０を井戸穴１０ａの中に固く結合する。

接触板１６６と２６６、および接触パッド１３２ａとｂの表面は、表面と井戸穴１０ａの間の摩擦接触を改善するためにのこ歯にされている、丁なわち溝を作られている。

第５図と第５Ａ図は、本発明の直線電磁作動機の好ましい実施例を示す。第５図の作動機４３０はまた、作動機の相互の長さと幅の比率に、より近似している（第１図の作動＠３０の圧縮された外観に比べて）。

第５図は、ハウジング４３２に取り付けられた多回路コイルから成る電機子巻線４３８を示す。電機子巻線４３８は、中心軸線の回りに円筒形の形を有している・電機子巻線４３８の内側とそれを囲む両方には、中心軸４４０、内方の芯４４２ａ／１）および外方の芯４３４ａ　／　ｂ　から成る反応質量４３１がある。

中心軸４４０は、電機子巻線４３８の中に同軸に置かれている。中心軸４４０は、その縦の軸線に沿って滑動可能に動くことができるようにされている。円筒形に形づくられた内方の芯４４２　！Ｌ／ｌ）は、中心軸４４０に取り付けられ、そして電機子巻線４３８と中心軸４４００間に同軸に置かれている。外方の芯４３４　ａ／１）　も、中心軸４４０に取り付けられ、そして電機子巻線４３８の外側に同軸に置かれている。ブリッジ装置４３５は、電機子巻線４３８のコイルを通って、外方の芯４３４ａ　／　ｂ　を中心軸４４０に寮続している。内方の芯４４２ａ／ｂ　と外方の芯４３４１Ｌ／１）　の両方は鉄、鉄合金、または永久磁気材料のような磁気的に敏活な材料で作られている。より高い力を達成するために、少なくとも、８Ｔ以上の高い残留磁界を有する永久ｉ気材料が必要とされる。、９Ｔ以上の残留磁界が望ましい。サマリウムコバルトまたはネオジム− 鉄−ホウ素のような希土類永久磁気材料が利用される。

中心軸４４０は、もし機械的性質を特徴とする特許ばステンレス鋼で作られ、そして直線ブシュ４４４ａとｂによって整合される。反応質量４３１は、非線形ばね４４６ａとｂによって支えられている。

最適の作動機には、いくつかの可能な設計があると考えられる。第５図は二つの好ましい設計を示す。第一の実施例は、実質的に希土類永久磁気材料で作られた内方の芯４４２　ａ／ｌ）を有している。特に、内方の芯の外方部分４４２ｂは希土類永久磁気材料で作られる一方、内方の芯の内方部分４４２ａと外方の芯４３４ａとｂは、鉄または鉄合金のような磁気的に敏活な材料（この場合、永久磁気材料でない）で作られている。

そのような最適の設計は、希土類永久磁気材料のすぐれた磁気特性を有効に利用して、電機子巻線４３８の回りの磁界に完全な進路を与える。内方の芯の外方部分４４２ｂは、を機子巻紬４３８から磁界に反応する、電機子巻線４３８に最も近い希土類永久磁気材料の層である。鉄で作られた内方の芯の内方部分４４２ａは、電機子巻線４３８の内側の反応質量４３１の中心に沿う磁気進路を与える。

これも鉄で作られた外方の芯４３４　ａ／ｂは、電機子巻線４３８の外側の磁界に進路を与える。

第二の好ましい実施例は、実質的に希土類永久磁気〜　材料で作られた外方の芯４３４ａ／ｌ）を有している。

特に、外方の芯の内方部分４３４ｂは希土類永久磁気材料で作られ、そして外方の芯の外方部分４３４ａと内方の芯４４２　ａ／ｂは、鉄または鉄合金のような磁気的に敏活な材料（非永久磁気材料）で作られている。

電機子巻線４３８は可動の反応質量の一部を含み、考えられる。磁界はなお内方の芯４４２ａ／ｌ’と外方の芯４３４ａ／ｂを通るが、それらは軸４４０の代わりにハウジング４３２に取り付けられる。

既に説明したすべての実施例は、磁気的に敏活な材料に反応する１伍電機子巻線を有している。作動機は、ハウジングと反応質量の中のコイルの両方に取り付けられた電磁コイルを含むことも考えられる。一つの制限は、そのような形状によって発生される熱であろう。

液体窒素の中に浸すようなダウンホール冷却が必要となる。大きさの制限により超伝導体が必要となる。超磁石を生じる超伝導体は、もし技術の細部が達成されるならば可能であろう。

地球物理学者が水平のせん耐波（ＳＨ−波）を生じるためにこの震動源を望むときの例がある。’Ｉｌ＆子巻線３８の多回路コイル（第１図に示す）は、内方の芯の反応質量４２にねじフカを加え、それによって反応質量を回転させるように設計されている。−流の方向を又互に変えることにより、反応質量４２は、軸４０の縦の軸線についてねじり運動で振動する。そのような運動は、累層１００の中に水平のせん耐波（ＳＨ−波）を発生する。第５図の電機子巻線４３８は同様に、ねじり運動を与えるようにされている。

疎密波（Ｐ−波）が望ましい場合の例がある。第６図は、水平の加速度を発生する、さらに一つの別の電磁直線作動機３３０を示す。一連の小さい作動機３３０ ’＊３３０ｂ＊および３３０Ｃは、井戸穴１０に垂直に向けられ、それらは垂直の井戸穴について水平の方向にちる。作動機３３０ａ−Ｃは、外方ハウジング３３２に取り付けられた外方部分と、実質的に磁気的に敏活な材料で作られた内方部分を有する、円筒形に形づくられた胴３３４ａ−Ｃを含んでいる。多回路コイルから成る電機子巻線３３８ａ−Ｃは、胴３３４ａ−Ｃの内方部分に固く取り付けられている。反応質量３４２ａ−Ｃは、磁気的に敏活な材料で作られ、そして直線ブシュ３４４ａ−ｅによって整合された中心軸３４０ａ−Ｃを有している。

反応質量３４２ａ−Ｃは、それらの１量を中立にし、または慣性特性を改善するために非線形ばね３４６ａ−ｃによって叉えられている。第６図は三つの作動機３３０１Ｌ−Ｃを示すが、他の数の作動機がただ一つの地震源の中に形づくられてもよいと考えられる。第１図の垂直に向けられた作動機は長さ約１メートルであるから、第６図の水平に向けられた地震源は、作動機３３０ａに似た１０以上の作動様を必要とするものと思われる。第５図の作動機４３０も、同様に水平に向けられるようにされている。

例えば典型的な垂直のボアホールでは、反応質量３４２ｆＬ−Ｑは井戸穴に垂直の水平の方向に振動する。

そのような運動は力を累層の中に与えて、水平の方向に疎密波（Ｐ−波）を、そして垂直から垂直に近い（垂直から０−４５°）の方向に垂直のせん耐波（ＳＶ −波）を発生する。

作動機が、第６図の作動機３３０ａｌのように垂直に向けられるとき、工具は二重締めつけ装置（第６図によって示されるように）を必要とし、作動機は締め金具の間（第３図の作動機２３０と同じ位置）に置かれることが予想される。また、液圧で動かされるパッドのに代わる締め金具の設計のありうる必要が予想される。作動様振動の運動が、垂直に向けられた作動後の場合のように、締め金具作動機と同じ方向にあるとき、特殊の間勉が起こる。締め金具作動機の流体で満たされたピストンは、累層の中に伝達されるように意図された振動エネルギーをねじりまたは吸収する緩衝器として動く。くさび締め金具の設計のような代わりの締め金具の設計が好ましい。液圧ピストンまたは機械的スクリュードライブ（ｓｃｒｅｗｃＬｒｉｖｅ　）のような駆動機構は、駆動くさびをボアホールと平行に駆動し、それは次いで駆動くさびにダブテールである接触くさびを外方へ駆動して井戸穴に接触させる。そのようなくさび締め金具の設計は、工具を固く取り付けるために、振動運動の方向の液圧だけにたよらない。

本発明にとって重大なことは、小さい、力の大きい直線作動機である。例えば第１図について述べると、反応質量４２は、実質的にサマリウムコバルトまたはネオジム−鉄−ホウ素のような希土類永久磁気材料で作られている。その代わりに、反応質量４２は、鉄または鉄合金で作られて、希土類永久磁気材料を薄くかぶせてもよい。

そのような直線作動機は、適当な電動機製作所から利用できる。例えばゼネラルエレクトリックは、適当な出力電力を達成するために希土類永久磁石を利用せねばならないが、自動車のドアの内典に合う、自動車の自動開閉式窓のための電動機を設計している。適当な仕様警をオハイオ州カントンのハモン会社、またはニューヨーク州ロングアイランドのプレインビューのソンセボズ会社のような、注文によって電動機設計作業を行なう電動＆製作所に与えることによって、望みの作動機が得られる。例えば人は、直径約１０センチ（約４インチ）、長さ１１７２メートルから２メートルまでより以下の直線ｔ＠作動機を指定し、そして反応質量を加速するに足りる大きさの磁界を発生し、それによって６．０００ニユートンまでの、およびそれを超える振動力を生じることができる。

第７図は、ダウンホール地震源３０を使用する、垂直ずイスミックゾロファイリング（ｖｓｐ　）作業の破断三次元の図を図示している。ｖｓｐは、記録トランク６００に接続された地中聴音器のひも５ｓｏａ−ａに沿う多数の地表の地中聴音器６７５で、実体波を発生するためにダウンホール地震源３０の使用によって容易に、かつ敏速に達成されることができる。検層トラック２００は、ケーブル２９の上の地震源３０を井戸穴５００の中に下げる。地震源３０は関心ある実体波、すなわちＳｖ−波、Ｐ−波、または舶−波を発生するために動かされる一方、地中聴音器は直接の、および反射された実体波（１０００／２０００　）を記録する。

地中聴音器は、井戸穴の環境の中に下げられる必要はなく、そして多くの地表の地中聴音器が利用されるので、累層のゾロファイリングは敏速に、かつ能率的に行なわれる。

第８図は、クロスウェル断層放射線写真撮影を行なうためのダウンホール地震源３０の使用を示す。クロスウェル断層放射線写真撮影では、検層トランク２００ａは、少なくとも一つの受信井戸４００ｂに向かって累層１００の中に外に向けられる望みの実体波、すなわちＳｖ−波、舶−波、またはＰ−波を発生する少なくとも一つまたはｖｌ数個の地震源３０を、第一の井戸穴４００ａの中に下げる。井戸４００ｂは、その中につるされ、そして地表の上の適当な記録トラック６００ａに接続された地中聴音器４５０１！Ｌ−（ｉを含んでいる。

井戸４００ａの中の地震源すなわち源３０が実体波を発生するとき、ごれらの波は、井戸４００ｂの中の受信器４５０１Ｌ−Ｈによって検出され、それによって井戸４００ａと４００ｂの間の地質学的累層の相対的地震図を発生する。風化層は普通、地表で発生される実体波を弱めるので、地表対井戸の断層放射線写真撮影は、減衰の問題により、約１００ヘルツより大きい振動数には実行するごとはできない。もちろん、振動数が低ければ低いほど、読みは精練されることが少ない。

というのは、実体波の波長が大きければ大きいほど、こうして解像力は低いからでおる。第８図による本発明のダウンホール地震源の使用は、与えられた累層の中のより小さい地帯が見られるように解像力を上げ、そして視界を狭くするために、高振動数の実体波−すなわち１００ヘルツより大きい−の発生を可能にする。

その技術は、産油地帯が比較的に人口希薄で、こうしてそれらについての情報が得にくい場合に使用するにきわめて価値がある。この技術はまた、高水草の核廃棄物貯蔵所のために岩塊候捕物の中の断裂帯を検出するため、または岩塊の中に置かれた高水準の核廃棄物からの熱負荷を監視するために使用される。

第９図と第１０図は、いくつかのダウンホール地震源、すなわち５００グラム（１，１ボンド）のダイナマイト装薬、６５５立方センチ（４０立方インチ）の空気銃、および１８，０００ニユートン（４，０００ポンドフイート）の出力を有する振動機の間のボアホールの応力と有効エネルギーを比較するグラフである。

値は、普通の振動数帯の中にある振動数、約１００ヘルツに適用できる。図は、振動機が低いボアホールの応力で高い有効エネルギーを達成することを示す。振動機によって引き起こされる、７キロ／平方センチ（１０ボンド／平方インチ）のボアホールの応力は、アメリカ石油協会規準（１９８４年１０月２２８ＡＰＩ　ＲＰ　２　Ａ）によるケーシングセメントの界面の上の推薦された最大誘発せん断応力のわずか半分である。

第１図に示す運動感知装置７８も、本発明をダウンホール地震検層工具として作動できるようにする。作動機３０によって発生された地震振動は累層１００の中に進み、そこでそれらは逆に反射させられ、または屈折させられ、次いで感知装［７８によって検出される。感知装置は、隔離装置７０によって工具の振動から隔離されている。検出された信号を分析することによって井戸穴を囲Ｃ累層についての情報が推断される。

大部分の地表の地震記録は、１０ヘルツから２００ヘルツまでの範口内にろる。

本発明のダウンホール振動機は、地表の地震源から記録されたものと同じ振動数で地震信号を発生する。地表で発生される地震データと同じ振動数を使用する本発明によって得られる記録は、はるかに高い振動数で作動する現存する検層工具によって得られるものよりよい、地表で発生される地震データとの相互関係を与える。本発明はまた、そのより高い動力出力能力のために、現存する工具より大きい波の透徹力を有している。

三つの構成要素の地中聴音器および／または加速度計は、運動感知器７８のために好ましい。第１図はただ一つの運動感知器パッケージ７６と７８を示すが、一連の別々に結合された感知器パッケージが考えられる。各感知器パッケージは、他の地震感知器パッケージと地震源のハウジング３２０両方から音響上で隔離されている。

本地震源は、これとともに同時に出願され、そして米国通し番号第　に指定され、そして出願された、ゾジョーンＮ、Ｐ、　フォールソンによる「非破壊的ダウンホール地震振動機源と、地質学的累層に関する情報を得るために振動機を利用する方法」と題する井原の出願の方法を実行するために使用されることができ、前記出願はすべての目的のために参考までにここに完全に取り入れられている。

本発明を、ダウンホール地震源を使用する特に好ましい方法と、電磁ダウンホール地震振動機源の特に好ましい実施例について説明した。普通の当業者に明らかな修正は、本発明の範囲内にあるものと考えられる。

Ｆ表Ｈ持：！、ヤシ −４４−／々弓←Ｉ４＾−４（’％　４’−一そＣ々Ｒ国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．ダウンホール地震源にして、ハウジング、前記ハウジングを井戸穴の中に固く結合するための締めつけ装置、および以下を包含する、前記ハウジングの中の直線電磁作動機、（ａ）前記ハウジングに取り付けられた外方部分と、内方部分を有する円筒形に形づくられた胴、（ｂ）前記胴の前記内方部分に取り付けられた電機子巻線、（ｃ）前記電機子巻線の内側に滑動可能に置かれた内方の芯の反応質量、前記反応質量は、実質的に磁気的に敏活な材料で作られ、そして前記電機子巻線が生かされるとき、その縦の軸線に沿つて直線に動く、を包含することを特徴とするダウンホール地震源。
２．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１，０００ニユートンを超える力を達成することができることを特徴とするダウンホール地震源。
３．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１２，０００ニュートンと１８，０００ニュートンの間の力を達成することができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１，０００ニユートンと１８，０００ニュートンの間の力を達成することができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
５．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記磁気的に敏活な材料は鉄、鉄合金、永久磁気材料、およびそれらの混成物から選ばれる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
６．請求の範囲第５項記載のダウンホール地震源において、前記永久磁気材料は、少なくとも約．９Ｔの残留磁界を有する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
７．請求の範囲第５項記載のダウンホール地震源において、前記永久磁気材料は、希土類永久磁気材料である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
８．請求の範囲第７項記載のダウンホール地震源において、前記希土類永久磁気材料は、サマリウムコバルトである、ことを特徴とするダウンホール地震源。
９．請求の範囲第７項記載のダウンホール地震源において、前記希土類永久磁気材料は、ネオジムー鉄−ホウ素である、ことを特徴とするタウンホール地震源。
１０．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記内方の芯の反応質量は、希土類永久磁気材料を薄くかぶせた鉄から成る、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１１．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記胴の前記内方部分は、実質的に磁気的に敏活な材料で作られる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１２．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、第二の直線電磁作動機をさらに含む、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１３．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は前記井戸穴について平行に向けられ、そして前記反応質量は、その縦の軸線に沿つて振動する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１４．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は前記井戸穴について平行に向けられ、そして前記反応質量は、その縦の軸線の回りに回転することができ、そしてねじり運動にねじれて振動する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１５．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は前記井戸穴について垂直に向けられ、そして前記反応質量はその縦の軸線に沿つて振動する、ことを特徴とするタウンホール地震源。
１６．請求の範囲第１２項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は前記ボアホールについて垂直に向けられ、そしてそれらの縦の軸線に沿つて垂直に振動する反応質量を有する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１７．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、前記地震源は直径約１２．５センチより小さく、そして前記直線作動機は少なくとも長さ約１メートルである、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１８．請求の範囲第１項記載のダウンホール地震源において、少なくとも一つの運動感知装置をさらに含み、前記運動感知装置は、前記作動機から音響上で隔離され、そして前記井戸穴に別に結合されることができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
１９．請求の範囲第１８項記載のダウンホール地震源において、隔離されていない運動感知装置をさらに含み、前記隔離されていない運動感知装置は、前記作動機に音響上で結合されている、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２０．ダウンホール地震源にして、ハウジング、前記ハウジングを井戸穴の中に固く結合するための締めつけ装置、および以下を包含する、前記ハウジングの中の直線電磁作動機、（ａ）前記ハウジングに取り付けられた電機子巻線、前記電機子巻線は、中心軸線の回りに円筒状の形を有し、および（ｂ）以下を包含する反応質量、（ｉ）前記電機子巻線の内側に同軸に置かれ、そして縦の軸線に沿つて滑動可能に動くことができるようにされた中心軸、（ｉｉ）前記中心軸に取り付けられ、そして前記中心軸と前記電機子巻線の間に同軸に置かれた、円筒形に形づくられた内方の芯、前記内方の芯は、実質的に第一の磁気的に敏活な材料で作られ、および（ｉｉｉ）前記中心軸に取り付けられ、そして前記電機子巻線の外側に同軸に置かれた円筒形に形づくられた外方の芯、前記外方の芯は、実質的に第二の磁気的に敏活な材料で作られ、前記反応質量は、前記電機子巻線が生かされるとき、反復して第一の位置から第二の位置に動く、を包含することを特徴とするダウンホール地震源。
２１．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第一と前記第二の磁気的に敏活な材料は鉄、鉄合金、永久磁気材料、およびそれらの混成物から選ばれる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２２．請求の範囲第２１項記載のダウンホール地震源において、前記永久磁気材料は、少なくとも約．９Ｔの残留磁界を有する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２３．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第一の磁気的に敏活な材料は、少なくとも約．９Ｔの残留磁界を有する永久磁気材料であり、そして前記第二の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２４．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第一の磁気的に敏活な材料は、希土類永久磁気材料であり、そして前記第二の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２５．請求の範囲第２４項記載のダウンホール地震源において、前記第一の希土類永久磁気材料は、サマリウムコバルトである、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２６．請求の範囲第２４項記載のダウンホール地震源において、前記第一の希土類永久磁気材料は、ネオジムー鉄−ホウ素である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２７．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第二の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料であり、そして前記内方の芯は、非永久磁気材料で作られた内方部分と、少なくとも約．９Ｔの残留磁界を有する永久磁気材料で作られた外方部分から成る、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２８．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第二の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料であり、そして前記内方の芯は、非永久磁気材料で作られた内方部分と、希土類永久磁気材料で作られた外方部分から成る、ことを特徴とするダウンホール地震源。
２９．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第二の磁気材料は、少なくとも約．９Ｔの残留磁界を有し、そして前記第一の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３０．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第二の磁気的に敏活な材料は、希土類永久磁気材料であり、そして前記第一の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３１．請求の範囲第３０項記載のダウンホール地震源において、前記第二の希土類永久磁気材料は、サマリウムコバルトである、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３２．請求の範囲第３０項記載のダウンホール地震源において、前記第二の希土類磁気材料は、ネオジムー鉄−ホウ素である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３３．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第一の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料であり、そして前記外方の芯は、非永久磁気材料で作られた外方部分と、少なくとも約．９Ｔの残留磁界を有する永久磁気材料で作られた内方部分から成る、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３４．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記第一の磁気的に敏活な材料は、非永久磁気材料であり、そして前記外方の芯は、非永久磁気材料で作られた外方部分と、希土類永久磁気材料で作られた内方部分から成る、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３５．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１０００ニュートンを超える力を達成することができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３６．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約３０００ニュートンと４０００ニユートンの間の力を達成することができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３７．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１０００ニュートンと１８，０００ニユートンの間の力を達成することができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３８．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、少なくとも一つの第二の直線電磁作動機を有する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
３９．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、前記井戸穴について平行に向けられ、そして前記反応質量は、その縦の軸線の回りに回転することができ、そしてねじり運動にねじれて振動する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４０．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、前記井戸穴について垂直に向けられ、そして前記反応質量は、その縦の軸線に沿つて振動する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４１．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記地震源は直径約１２．５センチより小さく、そして前記作動機は少なくとも長さ約１メートルである、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４２．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は長さ約２メートルである、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４３．請求の範囲第２０項記載のダウンホール地震源において、少なくとも一つの運動感知装置をさらに含み、前記運動感知装置は、前記作動機から音響上で隔離され、そして前記井戸穴に別に結合される、ことができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４４．請求の範囲第４３項記載のダウンホール地震源において、前記第一と前記第二の磁気的に敏活な材料は鉄、鉄合金、永久磁気材料、およびそれらの混成物から選ばれる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４５．請求の範囲第４４項記載のダウンホール地震源において、前記永久磁気材料は、少なくとも約．９Ｔの残留磁界を有する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４６．請求の範囲第４４項記載のダウンホール地震源において、前記永久磁気材料は、希土類永久磁気材料である、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４７．請求の範囲第４２項記載のダウンホール地震源において、前記運動感知装置は、地中聴音器、加速度計、およびそれらの混成物から成る、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４８．請求の範囲第４２項記載のダウンホール地震源において、隔離されていない運動感知装置をさらに含み、前記隔離されていない運動感知装置は、前記作動機に音響上で結合されている、ことを特徴とするダウンホール地震源。
４９．請求の範囲第４３項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１０００ニユートンを超える力を達成することができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
５０．請求の範囲第４３項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１０ヘルツから２００ヘルツまでの振動数範囲の実体波を生じることができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
５１．請求の範囲第４３項記載のダウンホール地震源において、前記作動機は、約１０ヘルツから１５００ヘルツまでの振動数範囲の実体波を生じることができる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
５２．ダウンホール地震源にして、ハウジング、前記ハウジングを井戸穴の中に固く結合するための締めつけ装置、および検出できる実体波を発生するための前記ハウジングの中の電磁作動機装置、を包含することを特徴とするダウンホール地震源。
５３．請求の範囲第５２項記載のダウンホール地震源において、前記電磁作動機装置は、以下を包含する直線電磁作動機である、（ａ）磁界を生じることのできる電機子巻線、および（ｂ）磁気的に敏活な材料で作られた円筒形に形づくられた胴、前記胴は、前記電機子巻線が生かされるとき、前記電機子巻線によつて発生される磁界に反応する、ことを特徴とするダウンホール地震源。
５４．請求の範囲第５３項記載のダウンホール地震源において、前記磁気的に敏活な材料は鉄、鉄合金、永久磁気材料、およびそれらの混成物から選ばれる、ことを特徴とするダウンホール地震源。
５５．請求の範囲第５４項記載のダウンホール地震源において、前記永久磁気材料は、希土類永久磁気材料を含む、ことを特徴とするダウンホール地震源。
５６．前記作動機が約１０００ニユートンを超える力を達成することができる、請求の範囲記載のダウンホール地震源。